无催化剂条件下实现废塑料降解新方法

北京时间7月16日凌晨，浙江大学王勇教授团队联合英国卡迪夫大学、日本东京大学、浙江工业大学、中国计量大学等多所高校，在国际期刊《自然》发表一项塑料降解新技术成果，突破了传统废塑料回收长期存在的技术瓶颈。

这项研究摆脱了传统塑料回收对高温、高压以及复杂化学试剂的依赖，只用水和氧气这两种自然界中最常见、成本最低的物质作为反应介质，就能在较温和的条件下，把废旧聚乙烯、聚丙烯，甚至废旧轮胎，高效转化成高附加值有机酸产品，为废塑料高值利用提供了新方向。

据介绍，目前全球每年塑料产量已超过4亿吨，大量废弃塑料通过填埋、焚烧或随意丢弃进入土壤和海洋，并不断分解成微塑料，造成长期生态污染。眼下，化学回收技术能处理的废塑料比例仅约9%，而且普遍存在短板：不少工艺依赖贵金属催化剂，反应过程需要高温高压，能耗和处理成本都很高，催化剂还容易失活，难以真正实现大规模应用。

长期以来，行业内的主流研究路线一直集中在开发性能更强的催化材料上。“一开始，我们做塑料降解研究的思路，和大多数同行并没有太大区别，也是想把催化剂做得更好。”王勇回忆说。

但一次看似普通的对照实验，意外改变了整个团队的研究方向。博士生高瑞良在常规降解实验中设置了一个无催化剂的空白对照组，按常规判断，这组实验本不该发生反应，可结果却显示，性质相当稳定的聚乙烯竟然出现了明显降解。

“我们最早怀疑是操作出了问题，或者反应器里残留了极少量催化剂。”王勇说。为弄清原因，团队连续做了数十组交叉重复实验，结果表明，塑料降解现象始终能够稳定重现。最终，科研人员确认，即便完全不加入催化剂，塑料依然可以发生降解。

王勇教授表示，很多颠覆性的科学突破，往往都来自那些不合常规的实验数据。如果一开始就把异常结果简单当成实验误差处理，新的科学规律可能就会被错过。

这一结果直接打破了团队原来的研究思路，也让研究重点从“怎样开发更高效的催化剂”，转向“没有催化剂时，塑料为什么还能降解”这一全新的科学问题。舆情网

随后，团队围绕背后的反应机理继续深入研究，最终找到了触发降解的关键所在——微小液滴界面。

当废旧塑料与水、氧气一同加热时，熔融后的塑料会在搅拌作用下分散成大量微米级油滴，形成稳定的“水包油”微液滴体系。研究发现，就在这些看上去并不起眼的液滴界面上，由于界面分子排列存在不对称性，会自然形成强局域电场。这种特殊界面环境能够促进水分子活化，并原位生成氧化能力极强的羟基自由基。

这些羟基自由基就像一把把精确的“分子剪刀”，能够一步步切断聚乙烯、聚丙烯等塑料中稳定的碳—碳长链，把原本难降解的高分子材料，定向转化为短链二元酸等高附加值化学品。

记者了解到，这项发现不仅刷新了人们对塑料氧化降解机制的认识，也为塑料回收产业打开了一条新的技术路径。过去价值不高、处理成本却很高的废弃塑料，未来有望直接转化为高附加值化工原料，真正实现从环境负担向资源价值的转变。（科技日报杭州7月16日电）